Почему ось всасывания логарифмическая?

Почвенная вода охватывает диапазон от почти насыщенного состояния до тысяч кПа у точки завядания. Логарифмическая ось помещает влажное плечо и сухой хвост на один график.

Что физически означают α и n?

α примерно задаёт масштаб входа воздуха: больше α — дренаж начинается при меньшем всасывании. n задаёт крутизну кривой и распределение пор; большие n характерны для более резкого дренажа крупнозернистых почв.

Почему у глины θ может быть большой даже у точки завядания?

Мелкие поры и плёнки удерживают воду при высоком всасывании, но растения извлекают её с трудом, а гидравлическая проводимость уже очень мала.

Чего нет в модели?

Нет гистерезиса между смачиванием и высыханием, осмотического потенциала, структуры почвы, предпочтительных путей, корней и слоистых профилей.

Водоудерживающая кривая почвы

van Genuchten θ(ψ), эффективное насыщение S_e, Mualem K(θ), полевая влагоёмкость, точка завядания и доступная вода.

Графики

О модели

Кривая водоудержания связывает объёмную влажность θ с матричным всасыванием |ψ|. Здесь используется форма van Genuchten: S_e = [1 + (α|ψ|)^n]^{-m}, m = 1 − 1/n и θ = θ_r + S_e(θ_s − θ_r). θ_r задаёт остаточную воду, θ_s — насыщенную влажность, α — масштаб входа воздуха, n — ширину распределения пор. Гидравлическая проводимость оценивается формулой Mualem-van Genuchten K = K_s S_e^{1/2}[1 − (1 − S_e^{1/m})^m]^2, поэтому при высыхании K падает на порядки быстрее, чем θ. На графике отмечены типичные полевая влагоёмкость около 33 кПа, постоянная точка завядания около 1500 кПа и доступная вода θ_FC − θ_WP. Пресеты песка, суглинка и глины показывают разницу между быстрым дренажом крупнопористой почвы и удержанием воды в мелких порах.

Для кого: Курсы почвоведения, гидрологии, агрономии, экологии и гидрогеологии, где вводятся функции ненасыщенной среды.

Ключевые понятия

Кривая водоудержания
Модель van Genuchten
Матричное всасывание
Эффективное насыщение
Гидравлическая проводимость
Полевая влагоёмкость
Точка завядания
Доступная вода

Как это работает

van Genuchten: S_e=[1+(α|ψ|)^n]^{-m}, m=1−1/n, затем θ=θ_r+S_e(θ_s−θ_r). Mualem K(S_e) показывает падение проводимости при высыхании. Отмечены field capacity 33 кПа, wilting point 1500 кПа и доступная вода θ_FC−θ_WP; пресеты песок/суглинок/глина меняют форму кривой.

Основные формулы

S_e = [1 + (α|ψ|)^n]^{-m}, m = 1 − 1/n

θ = θ_r + S_e(θ_s−θ_r), K(S_e)=K_s S_e^{1/2}[1−(1−S_e^{1/m})^m]^2

Часто задаваемые вопросы

Почему ось всасывания логарифмическая?: Почвенная вода охватывает диапазон от почти насыщенного состояния до тысяч кПа у точки завядания. Логарифмическая ось помещает влажное плечо и сухой хвост на один график.
Что физически означают α и n?: α примерно задаёт масштаб входа воздуха: больше α — дренаж начинается при меньшем всасывании. n задаёт крутизну кривой и распределение пор; большие n характерны для более резкого дренажа крупнозернистых почв.
Почему у глины θ может быть большой даже у точки завядания?: Мелкие поры и плёнки удерживают воду при высоком всасывании, но растения извлекают её с трудом, а гидравлическая проводимость уже очень мала.
Чего нет в модели?: Нет гистерезиса между смачиванием и высыханием, осмотического потенциала, структуры почвы, предпочтительных путей, корней и слоистых профилей.

Продолжите с близкими темами в этой категории — или все 44 в «Биофизика, жидкости и геонауки».

Вся категория →

НовоеШкольные